AGV输送系统与激光导引自动运输车设计方案

1 送系统与激光导引自动运输车设计方案 送系统构成 送系统由 车、 制系统、 电系统、其他辅助器材组成。 其中 制系统主要由 理监控计算机、 动调度软件等软件以及无线 位反光板、综合布线等组成 。 理监控计算机通过工业以太网络与库物流管理系统计算机进行通信。理监控计算机与 车通过无线局域网 行通讯。 系统结构示意图如下图所示： 统输送方案 1. 货物出库输送 操作人员在呼叫终端呼 叫所需托盘，物流管理系统自动从 立体库 调出相应的托盘，由出库输送系统送至规定的 货站台 。库物流管理系统向 控管理计算机发送取货请求。 控管理计算机根据请求调度距离最近、空闲的 车到对应取货站台，取走货物托盘、送至 指定的 站台 。 完成货物出库输送。 2. 余料返回输送 操作人员在呼叫终端呼叫 余料托盘回库 。物流管理系统向 控管理计算机发送取余料托盘请求。 控管理计算机根据请求调度距离最近、刚卸完货的 车到对应取货站台，取走余料托盘、送至余料托盘回收站台 。 完 2 成余料托盘回收输送。此任务 通过调度优化被复合在出库的任务中。 3. 空托盘回收输送 操作人员 将空托盘码垛放在空托盘站台， 在呼叫终端呼叫 空托盘回库 。物流管理系统向 控管理计算机发送取空托盘请求。 控管理计算机根据请求调度距离最近、刚卸完货的 车到对应取货站台，取走空托盘、送至空托盘回收站台 。 完成空托盘回收输送。此任务通过调度优化被复合在出库的任务中。 3 案特点及分项技术描述 本系统总体分为： 制系统； 车； 电系统； 本系统最突出的特点如下： 采用德国永恒力 车作为 体，坚固、美观、耐用、高效； 车体具有电池箱侧开门设计，方便电池维护； 统使用 激光导航控制方式，系统采用瑞典 司最新的 控制系统，采用无线局域网通讯方式调度 车； 验编号： 使用最新版本自主开发的“ 动调度系统 此软件获中华人民共和国国家版权局计算机软件著作权登记证书（登记号：2009该软件具有 行信息记录和定时维护提示功能； 两级随动电缆拖链设计，保护货叉升降过程中随动电缆的安全； 机科发展科技股份有限公司与太行佳信联合研制 的镍镉快充专用智能充电机，保证 统稳定运行； 采用 德国 司的激光安全检测装置 现四区域安全检测，提升 全性能、提高 行效率； 优化的路线设计方案，提高 统的输送效率 车 激光导引 激光导引 机科发展科技股份有限公司应用最广的标准叉式 品。 车由车体、车 载控制器、行走和转向驱动单元、激光定位扫描器、激光安全保护装置、传感器等构成。其中 体采用德国原装进口的永恒力 车；车载控制器、驱动单元、激光定位使用 统，激光安全保护装置采用德国 4 型“激光导引自动运输车” 2006 年 7 月获国家实用新型专利一项（专利号： 005 2001 5 型激光导引 过国家工程机械质量监督检验中心的型式试验（试验 编号： 6 观 实车外观图（用于国内某烟厂） 7 外形结构图 机技术参数 项 目 技术参数 生产国别及厂商 中国 机科发展 型号规格 载方式 落地后叉式 车体类型 德国 永恒力 体外形（ L W H） ( 2216 800 2170 最大外延（ L W H） ( 2490 800 2170 前后轮距（ 1357体质量（ 含蓄电池 822体质量（ 蓄电池 1052运货物质量（ 1200重 /自重（比例） 2 :1 提升方式（液压或电动） 液压 永恒力 车自带 8 提升高度（ 0 1500升速度 （ m/ 空载 21.6 m/载 11.4 m/动方式及转向方式 前轮驱动兼转向 制动方式 电磁抱闸 行走速度 (m/空载前进 0 72 m/载后 退 0 18 m/载转弯 36m/速度 载前进 0 72 m/载后退 0 18 m/载转弯 36m/走功能 前进 后退 转弯 行走电机 电机型式 直流 24V 功率（ 2动方式 减速电机 电磁制动 行走精度 （ 直行左右摆差 5弯左右摆差 5线左右摆差 5止精度 （ 满载高速制动距离 1500载减速停车 5小回转半径（ 1850隙高度（ 50引方式 激光 通信方式 通讯频率 输速度 54s 发射功率 1009 有效区域半径 100M 激光器 参数 激光器型号 激光类型 光波长 808 10光直径 3率 1出功率 4描转速 6护等级 源电压 24全装置（注明安装位置：如机头及左右 机身、机头扫地安全环、货叉端部等） 障碍物探测 激光 机头部位 红外障碍物探测 光电 货叉端部 微动传感器 微动开关 货叉端部 应力传感器 急停（危急）开关 机头上部 货位检测装置 货叉端部 其他装置 机头接触式安全环 提升装置 货叉 电池参数 电池类型 四川长虹 镍镉 池容量 200电方式 在线快充 充、放电时间比 1 :10 单次充电时间 10次充电持续工作时间 50放电次数 不少于 16000 次 是否需要维护 定期进行保养充电、加注去离子 水 使用寿命 3 年 控制系统 控制系统 10 手持控制器 其他 作噪声 ,) 68无警示声时 ) 主机颜色 黄 /黑双色 11 体 体是输送的最终执行设备，它的机械和电气性能直接关系到 送系统的最终性能；同时性能优秀的 体将最大限度的降低日常维护的工作量、增加 统的使用寿命。 因此我们选择德国永恒力 叉车作为我们在高举升叉式面的长期合作伙伴，本项目中我们的 激光导引 用车作为车体。 恒力叉车介绍 恒力叉车的优势 作 为 工业产品尤其是物流用设备，销量最大的肯定是性价比最好的产品。永恒力产品经过五十余年的不断改进，率先采用了交流控制技术（ 系统，至今这些技术在全球叉车行业都保持领先地位。从而保证了永恒力叉车拥有性能先进、质量可靠、维护成本低等优势，为广大永恒力叉车用户节省了大量的成本。 全世 界销量排名第三 电动 叉车 销量排名第一 2007 永恒力电动车占欧洲市场份额约 36% 2007 中国市场：电动叉车年度销量第二名，在部分车型上 室内窄通道 型，市场占有率达到 53 永恒力叉车专注于电动叉车的开发和制造，拥有从水平搬运叉车、托盘堆 垛 叉车、前移叉车、电动平衡重叉车、拣选车、窄巷道叉车等 600 余种型号。长达 55 年的丰富经验。 其中： (以下市场占有率均为欧美市场 ) 前移式叉车，永恒力占有率第一，为 电动平衡重式叉车，永恒力占有率第一，为 电动 搬运及堆垛 叉车，永恒力占 有率第一，为 窄通道 车，永恒力占有率第一，为 12 林德叉车的对比 德国林德 车同样是世界著名的叉车品牌，它的产品同样遍布世界，选择永恒力或是林德作为我公司叉式 车体时我们也做了很多对比分析工作。 林德叉车现已被高盛投资集团收购，目前已更名为 傲 )，旗下共有个品牌 国、英国、法国、意大利、中国。从品牌来讲： 身主要是生产内燃叉车，电动叉车来源较为复杂。电动搬运堆垛叉车主要为法国 移式叉车及部分平衡重式叉车由英国产。目前林德在中国销售的绝大部分车型主要为厦门生产。就永恒力型而言 ,林德相对应车型为 6车其中一部分为法国 架为中国境内生产；永恒力叉车为德国原装产品 . 永恒力电动叉车 林德 6型比较 项目 永恒力 整车制造工艺与技术水平 80 年代水平， 目前 只在亚洲进行销售 ,欧洲主力销售车型为 欧洲同步生产，技术水平在同行业中处于领先地位 门架 国内优质钢材制造 德国本土优质钢材生产 货叉 一般为河北嘉海制造 德国本土优质钢材生产 液压系统 管线 及密封件 为国内东山制造 德国原装进口 结构 单一平衡轮设计 计 ,保证叉车在过弯及行驶在不平坦路面时也能保证最佳的稳定性 . 转向 电子转向 电子转向 13 殊车体设计 池箱侧开门设计 为了方便 池的日常维护，我们选择的永恒力 车车体在德国制造是出厂前按我们的设计要求订制了电池箱侧开门功能。叉车电池箱底部设有滑轮和锁止机构，打开电池箱门、松开锁止机构，就可方便的将电池抽出进行检查维护。 级随动电缆拖 链设计 在货叉升降机构中，设计了两级随动电缆拖链。 车每天要完成几百次货叉升降动作，随动电缆拖链可以有效的保护货叉随动电缆的安全，有效减少 线缆损伤产生的故障。 载控制系统 载控制系统采用 司最新的 载控制系统用于实现对 车的运动控制、并通过无线 理监控计算机进行信息互通、接受 理监控计算发出的调度指令、反馈 车的状态信息。 载控制系统结构 14 载控制系统 核心部件 载控制系统的核心部件采用 司最新的 控制部件，部件全部为瑞典进口产品。 载控制 器 载控制 统负责 导引 、 路径选择 、 小车行走 、 装卸操作等功能 。 最新版本的 载控制器 循工业控制的国际编程标准 解决小车一系列数据传递与处理等方面具有更强的功能； 其中，车载控制器它是 车载控制系统 的核心，主要执行以下的功能： 从车载操作面板上发送命令时，进行 径的选择 ； 导航和导引的信息处理； 用户定义的各种可编程逻辑控制程序，如对模拟、数字信号的处理、取货、卸货的操作等； 车载或远程的设备通过通讯进行 状态和有关事件的监控和报告； 光导航扫描器 光扫描器的主要功能是发射和接收激光的光束，并计算出 车到反射板的方位。当它侦测到方位时，就将此信息传送到车载控制器中。此外。扫描器还检测自己的状态，将任何检测到的错误都报告给车载控制器。 它的工作原理是当扫描器工作时，激光经旋转镜面机构向外发射，当扫描到反光板时，反射光经光电接 收器件处理作为检测信号，启动数据采集程序读取旋转机构的编码器的数据（目标的测量角度值）。 15 动控制器（ 车具有手动、本地自动、在线自动三种工作模式，手动控制器是手动控制 车的装置，当小车有了故障需要进行维修时可以将小车打到手动模式，手动控制器（ 的 显示控制模式、参数、错误诊断信息等。 载操作面板（ 它的作用是提供了访问车载控制器内部信息的接口途径。通过它可查看车载控制器应用程序中变量参数的状态信息。 服驱动控制器 装 服驱 动控制器，用于控制驱动、转向电机的运行，确保驱动稳定。 载安全防护系统 光安全保护装置 每台 头部位安装了 德国 司的激光安全检测装置 为二级安全监测，将监测区域分为减速区和停止区。当障碍物进入减速区时， 车以预先设定好的速度减速运行；当障碍物进入停止区时， 车立即停止。因此，具有在车运行前方 0的障碍物探测功能，具体的减速区和停止区监测区域范围及形状可根据实际要求，由软件灵活地进行变更。通常减速区为 2 米，停止区为 1 米。 可设置 4 组不同的监测区域，可根据具体的运行路线进行改变。 16 触式安全环 为了最大限度的保护工作人员、 其他机器设备，我们在每台 接触式安全环。万一出现 灵或障碍物较低情况，当物体接触车体前的接触式安全环时，内置的微动开关会立即 触发 急停车。当接触式安全环被释放且故障排除后， 被允许继续运行。 警 、提示 装置 状态 提示 ： 车 处于自动运行状态时，显示灯亮， 车处于 手动 运行状态时，显示灯灭。 运行 提示 ： 车 在运行及 货物操作 过程中，报警装置产生相应的 声光提示 信息。 后退 提示 ： 车 处于后退运行状态时， 声光提示 信息。 异常 停车 报警： 当 车 异常 停车 时，警示灯亮，报警器发出报警 信息。 左 转 、右转 指 示灯： 用来显示 车 的左 转 和右转方向。 声光警告装置： 车在近距离行车和经过门时，有声光提示。 停装置 车在车体上设 有急停 按钮 。急停 按钮 位于车身上便于识别、操作的位置，通过 “手按 ”等简单的操作就可实现紧急停止的功能 。 紧急停 车 后， 操作人员解决完毕 异常状况 后，释放 急停 按钮，表示 车的故 障已解除， 车可接着起动运行。此外， 具有手动控制功能， 17 在异常状况下，操作人员可以 忽略某些异常， 通过手动操作 车 。 它安全保护装置 的两只货叉装有光电安全装置和接触式安全探须，负责 退时的安全保护。 态监视装置 体上配备有车载操作面板，可 监视 车的内部 运行状态 信息 ，当 车 发生异常时，能够 显示 车的错误状态信息码。另一方面， 统监控机也实时地显示 统的异常错误信息。 车操作模式 车控制分为手动、本地自动、在线自动三种模式。手动模 式下 理监控机脱离，通过车上手动控制器可实现对小车的独立操纵与控制。本地自动模式下 车，通过车上控制面板输入作业类型和站点地址，可实现 车的自动运行。在线自动状态模式下 车完全由 理监控机管理调度与控制。 车故障诊断 操作人员可以使用车上控制面板 笔记本电脑通过无线或有线网络，方便的获取 故障信息，定义信息、事件信息等数据；对于较为严重的故障信息，还可获取“黑匣子”（ 件，提供给我方或 解决；下面将一些常用的 障状态描述如下： （ 1） 障状态描述及处理方法： 录小车发生问题时 录小车 据提示信息进一步分析小车问 题所在并解决。以下为常用提示信息与相应解决办法： 1、 先观察小车周围反光板是否有被遮挡或脱落现象，或是在小车周围激光头高度范围内出现了以前没有的反光物，如果存在这种现象，需要去掉遮挡反光板的物体，或是清理周围的非反光板的反光物体，如果不 能让小车重新找到自身位置，需要将小车手动开离当前区域到 车会重新进入系统。 18 2、 要将小车重新上线。 3、 退时 货叉前面有异物遮挡，需要清理货叉前面的异物，如果无异物，则可能货叉前面的光电传感器有误信号，需要清洁传感器。 果通过以上措施问题还没有解决，在 上查看是否有分配给该小车的任务执行到一半没有完成，如果有这种任务，需要在 任务列表中将该任务取消。 果在手动状态下， 按小车硬件问题排查。 （ 2）其它需注意的事项 ： 1、保养充电的方法见 护使用说明书； 2、长时间不使用 车的时候，需要在 车停靠在 点后关闭小车并将小车电池连接线插头拔掉，并用塑料布蒙在小车上面，以防灰尘进入车体内部，当再次使用小车的时候，再将电池连接线插头插上。 3、操作 车上线时应选择较宽敞的地方，尽量在 行驶路线上上线。 4、经常对小车进行清洁维护，特别是传感器等部件，避免上面有大量灰尘遮挡。 制系统 制系统功能 制系统是 送系统的核心。它包括 统管理调度软件（ 径规划软件、 控软件（ ）、 度接口软件（ 动调度系统 件）以及所需的硬件 理监控计算机等。 制系统用来完成 统的路径规划设计、调度 行输送任务、实时监控 统运行、控制 动充电、 统的故障诊断以及对外数据交互功能等。 度管理功能（ 任务管理：对库物流管理系统下达的任务根据时间先 后和任务优先级进行管理。 19 车辆管理：根据当前 车的位置和状态，选择距任务缓冲区内任务目标点最近（含各路段加权值计算结果）的空闲车辆执行任务， 每套系统可以同时控制和调度 50 台 车同时进行工作。 交通管理：对系统管辖内的所有 车按所规划的运行路线实时地控制和管理。 车严格遵循所规划的路径行驶，并能相互让车，运行顺畅。 通讯管理： 通过有线局域网与库物流管理系统管理机通讯。传递任务调度及执行情况的信息。 通过无线局域网络与各 车保持通讯，指挥系统中各车辆的作业。 制管理功能 检查 系统中各台 车执行任务命令的过程； 查询系统中各台 车的状态信息； 查询系统中各台 车交通管理信息及各点、线段的占用信息； 查询数据采集系统的信号； 解决多台 车的堵塞； 检测系统中各部分之间的通讯状况； 查询 车中途停止信息。 形监控功能（ 的功能） 全动态实时显示 统中各台 车的工作位置及运行状态，常用的状态包括正常状态、等待充电、充电需求、手动状态、急停状态、路径堵塞、小车丢失、小车停止等。并显示各作业点、充电点的占用信息； 可建立对图形监控 有不同操作 20 权限的用户和用户组； 报告 统出现的各种故障，产生事件日志等报表； 可根据要求缩放监控界面图形； 查看和设置数据采集系统的输入和输出状态； 查看任务命令缓冲区中的任务命令列表，查看 车具体的装、卸纸卷地点。任务命令列表会根据收到的状态信息不断更新，可根据要求删除某一项任务命令或改变任务的某些参数； 查看 车的车载控制器的状态，跟踪指定的 车，取消不在系统中的 车，释放多台 车之间的堵塞； 系统具有事件管理功能。可报告各类异常事件，包括 车等待充电时间过长 ；车辆阻塞时间过长；任务被取消；装、卸货站台号无效或错误等。可利用事件过滤器，只显示所需查询的事件类型或时间段内发生的事件； 可通过图形监控界面直接下达任务（应急用）。 更路径功能 能够根据用户要求快速变更 车运行的路径及设定，包括运行路径和取卸货站台位置点的移动、修改、增删、站台设置的修改等。 理监控计算机 理监控计算机是 面控制系统的核心，它主要运行 、 程 制软件及 动调度系统 件等，上述每个软件的功能在 各自的部分都有介绍。 理监控计算机通过与其它设备的联网达到了数据通讯的功能。 21 理监控计算机主要参数： 处理器 英特尔 酷睿 2 双核处理器 M 缓存 ) 操作系统 正版 P 体中文版操作系统 硬盘 320G 内存 2G 00 主板 示器 22 寸 宽屏液晶 显示卡 56M 64B 光驱 卡 集成千兆网卡 键盘 防水功能键盘 鼠标 电鼠标 电源 110V 220V 280W 电源 服务政策 机保三年上门，门到桌安装验机，一键恢复 22 动调度软件 动调度软件是实现在工厂物流系统中自动智能调度 车去执行搬运任务的功能，针对不同工厂的搬运工艺执行不同的作业任务。我们使用最新版本自主开发的“ 动 调度系统 作为 动调度系统的调度软件，此软件获中华人民共和国国家版权局计算机软件著作权登记证书（登记号： 2009 动调度系统根据呼叫终端的请求产生的作业任务，根据一定的规则自动智能调度 车执行相应取货位置入口点，进行和物流管理机自动或手动交互后进行取货操作，取货完成后按照规划的路径行驶到卸货位置入口点，进行和物流管理机自动或手动交互后进行卸货操作，卸货完成后作业自动归档；系统实时显示整个搬运任务的状态数据。 动调度软件的特点 ： 系统成熟稳定，可靠性高； 安装与卸载简捷方便：只需按照安装向导点击默认按钮就可方便的进行安装与卸载； 采用工业以太网与库物理管理系统数据库服务器、库物流管理计算机、理监控计算机互连，与库物流管理系统通过数据库完成数据交互，采 23 用互发消息与 理系统完成数据交互； 支持多种操作系统（ T/003/）； 支持多种数据库格式（ 关系型数据库），方便与物流管理机进行数据交互； 系统后台自动记录 车的交互信息 与数据，方便用户追溯； 系统灵活方便设置 车维护参数，根据维护时间自动提醒用户进行相应的维护操作。 动调度软件的关联结构 动调度软件是衔接入出库终端系统、物流管理系统、 动调度系统的中间环节，入出库申请的作业任务通过 动调度系统下发给 理系统，调度 车执行相应的搬运任务， 车执行的作业任务通过 动调度系统来通知入出库终端系统以及物流管理系统。 其中 动调度软件与入出库终端系统、物流管理系统采用数据库方式进行数据交换； 系统采用互发消息方式进行数据交互。 系统结构如下图所示： 动调度软件 入出库终端 理系统 物流管理系统 数据库管理系统 24 电系统及电池 动充电机 使用机科发展科技股份有限公司与太行佳信联合研制 的镍镉快充专用充电机。主要负责 车的自动在线充电，当地面充电连接器与 载充电连接器相连时，可自动对 车的镍镉快充电池进行充电。该款充电机已在我公司的多个项目中得到使用，性能稳定可靠。 电池类型：镍镉快速充电电池 充电方式：快速充电 充电机充电流程： 线自动充电采用快充模式，快速充电模式只对镉镍蓄电池组进行快速 充电操作，首先采用恒流定压充电方式，也就是设备先以恒定的电流对电池组进行充电，电流的大小由用户设定（ 池应选 240A 电流）；电池组随着恒流充电电压不断上升，当电池组电压达到用户设定的电压值（ 20 只电池电压应为 31V）时，设备自动对电池组进行恒压补充充电而电流值不断的减小，直至快充电流值小于设定值的 40%（ 96A）或快充时间（ 10 分钟）到结束。从开始的恒流充电到后来的定压充电，整个充电过程全部由智能充电机的控制中心来自动完成。 镉快充电池 选用国产四川长虹的 镍镉快充电池。该电 池是长虹电源公司专为 电开发的产品， 镍镉快充电池是目前在国内使用最多的国产 用镍镉电池。我公司最早在 2004 年的“上海印钞厂激光导引车输送系统”中使用了这种电池，同一项目中也使用了德国 池。截止到 2009年 5 月，两种电池经过 5 年多的连续使用，性能良好，目前都还在正常使用中。快充电池具有以下的优点： 电池充放电循环可靠性高； 电池内阻低； 电池充电时间短； 维护使用方便； 25 电化学性能稳定； 镉快充蓄电池完全满足 电池的高循环能力、高性 能、易于维护等方面的要求。 蓄电池放电过程的曲线图如下： 蓄电池充电曲线图如下： 充蓄电池特别适合于间歇式的快充模式，采用比铅酸电池大